算术逻辑运算实验报告.docx

《算术逻辑运算实验报告》是对计算机组成原理中运算器工作原理的深入探索。运算器是计算机硬件系统的核心部分，负责执行基本的算术和逻辑运算。本实验旨在让学生理解和掌握运算器的结构和功能，以及如何通过控制信号来实现不同类型的运算。 实验设备包括个人计算机和TD-CMA实验系统，提供了模拟实际运算器环境的平台。运算器内部主要包括算术运算部件、逻辑运算部件和移位运算部件。算术运算部件处理加减运算，逻辑运算部件处理与、或、非等逻辑操作，而移位运算部件则实现了数据的左移、右移以及循环移位等功能。 移位运算在计算机中扮演着重要角色，尤其是桶形移位器的运用。桶形移位器通过交叉开关矩阵实现数据位的移动，例如，逻辑左移或逻辑右移通过开启对角线开关完成，循环右移则结合了左移和右移的不同对角线。移位过程中，未连接的输出位根据指令填充0或进行符号扩展。 运算器的输出通过三态门连接到CPU总线上，同时设有进位标志FC和零标志FZ，这些状态可以通过LED灯实时显示。控制信号如S3-S0和CN决定了运算器执行的具体操作，其中ALU_B为低电平时有效，其他信号则为高电平时有效。 实验步骤包括正确连接实验电路，通过控制总线单元和CPU内总线单元发出指令，然后观察运算器的响应，如暂存器A和B的数据变化、进位标志和零标志的状态等。 通过这个实验，学生不仅能够熟悉运算器的硬件组成，还能理解控制信号如何驱动运算器执行各种运算，这对于理解计算机底层运作机制至关重要。此外，掌握这些基础知识对于未来在互联网行业中涉及计算机硬件设计、嵌入式系统开发以及软件优化等领域的工作都将大有裨益。